選擇性催化還原法(Selective Catalytic Reduction,SCR)是指在催化劑的作用下,利用還原劑(如NH3)“有選擇性”地與煙氣中的NOX反應(yīng)并生成無毒無污染的N2和H2O。
在不添加催化劑的條件下,氨與氮氧化物的化學反應(yīng)溫度為900℃,如果加入氨,部分氨會在高溫下分解。如果加入催化劑,反應(yīng)溫度可以降低到320-400℃。
SCR脫硝工藝是20世紀80年代初開始逐漸應(yīng)用于工業(yè)鍋爐和電站鍋爐煙氣脫硝的工藝, 是能夠達到嚴格氮氧化物排放標準的高效可行的實用脫硝技術(shù),也是目前國際上應(yīng)用較廣、成效較大的脫硝技術(shù)之一。
工藝原理:
系統(tǒng)向催化劑上游的煙氣中噴入氨氣或其它合適的還原劑、利用催化劑將煙氣中的NOX轉(zhuǎn)化為氮氣和水。在通常的設(shè)計中,使用液態(tài)無水氨或氨水(氨的水溶液)。
在SCR反應(yīng)器內(nèi),NO通過以下反應(yīng)被還原:
4NO+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO+4NH3→5N2+6H2O
在鍋爐的煙氣中,NO2一般約占總的NOX濃度的5%,NO2參與的反應(yīng)如下:
2NO2+4NH3+O2→3N2+6H2O
6NO2+8NH3→7N2+12H2O
SCR系統(tǒng)NOX脫除效率通常很高,噴入到煙氣中的氨幾乎完全和NOX反應(yīng)。有一小部分氨不反應(yīng)而是作為氨逃逸離開了反應(yīng)器。一般來說,對于新的催化劑,氨逃逸量很低。但是,隨著催化劑失活或者表面被飛灰覆蓋或堵塞,氨逃逸量就會增加,為了維持需要的NOX脫除率,就需要增加反應(yīng)器中NH3/NOX摩爾比。
SCR系統(tǒng)組成
反應(yīng)器/催化劑系統(tǒng);煙氣/氨的混合系統(tǒng);氨的儲備與供應(yīng)系統(tǒng);煙道系統(tǒng);SCR的控制系統(tǒng)
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SCR工藝具有如下特點:①工作溫度低。SNCR法工作溫度大于850℃,而SCR法的工作溫度范圍為:225℃~420℃,無需GGH,投資和運行成本較低。②脫硝效率高。SNCR法脫硝率僅為30%左右,而SCR工藝可達90%以上。③反應(yīng)產(chǎn)物是氮氣和水,不會出現(xiàn)二次污染。④具有多種布置方式:高溫高含塵布置方式(省煤器后、空預(yù)器前)、中溫低含塵方式(除塵器后,煙囪前)、低溫低含塵布置方式(濕法脫硫后,煙囪前)⑤提供尿素、氨水和純氨等三種還原劑供應(yīng)方式;⑥出口氨氣逃逸率< 3ppm(ppm—十萬分之一),不會引起二次污染;⑦ SO2氧化率< 1%。
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